SiGe合金纳米颗粒是一种新型的半导体纳米材料,对其微观特性的研究对摩尔定律的延续与纳米光电子器件的发展具有重大意义。目前,关于SiGe纳米材料的报道较少,对SiGe纳米颗粒快速凝固的分子动力学模拟研究仍处于初级阶段。本文采用分子动力学方法,结合双体分布函数、原子平均能量、配位数、键角分布函数、二面角分布函数、最大标准团簇分析法与可视化等微观结构表征方法,模拟研究了1×10⁹ K/s冷速下液态Si₅₀Ge₅₀纳米颗粒的快速凝固过程、不同冷速对液态Si₅₀Ge₅₀纳米颗粒快速凝固过程中的微观结构的影响以及在1×10¹⁰ K/s冷却速率下Si、Ge组成比例不同对SiGe合金纳米颗粒凝固过程中微观结构的影响。本文主要研究结果:采用Tersoff势函数,在1×10⁹ K/s冷速下液态Si₅₀Ge₅₀纳米颗粒形成了闪锌矿结构与纤锌矿结构相互嵌套的纳米晶体结构,形状近似球形。体系开始结晶温度约为1650 K,结晶过程中形成了大量的[4-S000]与[3-S000]团簇。[4-S000]团簇结构主要分布在颗粒内部,与体系的结晶化有关。[3-S000]团簇分布在纳米颗粒表面,受Si₅₀Ge₅₀纳米颗粒的粒径变化与表面效应的影响。当T>1450 K时,粒径变化对Si₅₀Ge₅₀纳米颗粒微观结构影响较大;当T<1450 K时,Si₅₀Ge₅₀纳米颗粒表现出明显的表面效应,化学活性较强。在结晶过程中,Si₅₀Ge₅₀纳米颗粒经历了形核与长大两个过程。结晶初期,体系内部形成大量的小团簇即晶胚;温度逐渐降低,达到临界尺寸的小团簇迅速生长形成晶核,晶核持续长大使体系结晶。通过对不同冷速(R₁=1×10¹³ K/s、R₂=1×10¹² K/s、R₃=1×10¹¹ K/s、R₄=1×10¹⁰ K/s、R₅=5×10⁹ K/s、R₆=2×10⁹ K/s、R₇=1×10⁹ K/s)下液态Si₅₀Ge₅₀纳米颗粒快速凝固过程中微观结构演变特性的研究分析得出:液态Si₅₀Ge₅₀纳米颗粒在R₁、R₂、R₃、R₄四种冷速下,均没有出现结晶现象,最终系统形成为无规则的非晶态结构。当冷速为R₅、R₆、R₇时,体系发生晶化形成含有闪锌矿结构、纤锌矿结构的Si₅₀Ge₅₀合金纳米晶体颗粒。含1000个原子其中Si、Ge原子比例为1:1的Si₅₀Ge₅₀纳米颗粒体系,形成非晶的临界冷却速率在R₄到R₅之间。冷速对SiGe纳米颗粒微观结构的主要影响表现为:冷速越低,体系的有序度越高;当冷速低于非晶临界冷速时,冷速越低体系的起始结晶温度越低。在1×10¹00 K/s冷速下将处于平衡液态的Si_100-xGe_x（x=0,20,40,50,60,80,100）纳米颗粒分别进行快速凝固分子动力学模拟,发现不同Si、Ge组成比例的纳米颗粒体系的微观结构有所差异。对于Si、Si₈₀Ge₂₀、Si₆₀Ge₄₀、Si₅₀Ge₅₀、Si₄₀Ge₆₀体系凝固后均形成非晶态结构,均具有短程有序。Si₂₀Ge₈₀、Ge体系发生晶化,形成晶体结构。在快速凝固过程中,组分不同对SiGe合金纳米颗粒微观结构的影响主要表现为:体系中Ge含量越高,体系的有序度越高。在1×10¹00 K/s冷速下,SiGe纳米颗粒形成晶体结构的Ge的临界组分为60<x≤80。当x≥80时,SiGe纳米颗粒发生晶化形成晶体结构;当x≤60时,形成非晶态结构。